N-Channel MOSFET، ترانزستور تأثير المجال N-Channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect، هو نوع مهم من MOSFET. فيما يلي شرح تفصيلي لدوائر MOSFET ذات القناة N:
I. الهيكل الأساسي والتكوين
يتكون MOSFET ذو القناة N من المكونات الرئيسية التالية:
بوابة:محطة التحكم، عن طريق تغيير جهد البوابة للتحكم في القناة الموصلة بين المصدر والصرف.· ·
مصدر:عادةً ما يتم توصيل التدفق الخارجي الحالي بالجانب السلبي من الدائرة.· ·
بالُوعَة: عادة ما يتم توصيل التدفق الحالي بحمل الدائرة.
الركيزة:عادة ما تكون مادة شبه موصلة من النوع P، تستخدم كركيزة للدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET).
عازل:تقع بين البوابة والقناة، وعادة ما تكون مصنوعة من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) وتعمل كعازل.
ثانيا. مبدأ التشغيل
يعتمد مبدأ تشغيل MOSFET ذو القناة N على تأثير المجال الكهربائي، والذي يستمر على النحو التالي:
حالة القطع:عندما يكون جهد البوابة (Vgs) أقل من جهد العتبة (Vt)، لا تتشكل قناة موصلة من النوع N في الركيزة من النوع P أسفل البوابة، وبالتالي تكون حالة القطع بين المصدر والمصرف في مكانها والتيار لا يمكن أن يتدفق.
حالة الموصلية:عندما يكون جهد البوابة (Vgs) أعلى من جهد العتبة (Vt)، يتم صد الثقوب الموجودة في الركيزة من النوع P أسفل البوابة، وتشكل طبقة استنفاد. مع زيادة جهد البوابة، تنجذب الإلكترونات إلى سطح الركيزة من النوع P، لتشكل قناة موصلة من النوع N. عند هذه النقطة، يتم تشكيل مسار بين المصدر والمصرف ويمكن أن يتدفق التيار.
ثالثا. أنواع وخصائص
يمكن تصنيف الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) ذات القناة N إلى أنواع مختلفة وفقًا لخصائصها، مثل وضع التحسين ووضع الاستنفاد. من بينها، تكون الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) ذات وضع التحسين في حالة القطع عندما يكون جهد البوابة صفرًا، وتحتاج إلى تطبيق جهد بوابة إيجابي من أجل التوصيل؛ في حين أن الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) في وضع الاستنفاد تكون بالفعل في حالة التوصيل عندما يكون جهد البوابة صفرًا.
تتميز دوائر MOSFET ذات القناة N بالعديد من الخصائص الممتازة مثل:
مقاومة المدخلات العالية:يتم عزل بوابة وقناة MOSFET بواسطة طبقة عازلة، مما يؤدي إلى مقاومة دخل عالية للغاية.
ضجيج منخفض:وبما أن تشغيل الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) لا يتضمن حقن أو تركيب حاملات الأقلية، فإن الضوضاء تكون منخفضة.
انخفاض استهلاك الطاقة: تتمتع الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) باستهلاك منخفض للطاقة في كل من حالات التشغيل والإيقاف.
خصائص التبديل عالية السرعة:تتمتع الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) بسرعات تحويل سريعة للغاية وهي مناسبة للدوائر عالية التردد والدوائر الرقمية عالية السرعة.
رابعا. مجالات التطبيق
تُستخدم دوائر MOSFET ذات القناة N على نطاق واسع في العديد من الأجهزة الإلكترونية نظرًا لأدائها الممتاز، مثل:
الدوائر الرقمية:كعنصر أساسي في دوائر البوابات المنطقية، فإنه ينفذ معالجة الإشارات الرقمية والتحكم فيها.
الدوائر التناظرية:يستخدم كمكون رئيسي في الدوائر التناظرية مثل مكبرات الصوت والمرشحات.
إلكترونيات الطاقة:يستخدم للتحكم في الأجهزة الإلكترونية الخاصة بالطاقة مثل تبديل مصادر الطاقة ومحركات المحركات.
مجالات أخرى:مثل إضاءة LED وإلكترونيات السيارات والاتصالات اللاسلكية وغيرها من المجالات تستخدم أيضًا على نطاق واسع.
وباختصار، فإن MOSFET ذو القناة N، باعتباره جهازًا مهمًا لأشباه الموصلات، يلعب دورًا لا يمكن الاستغناء عنه في التكنولوجيا الإلكترونية الحديثة.
وقت النشر: 13 سبتمبر 2024
